analityczny opis krzywych kurczenia w wybranych utworach

analityczny opis krzywych kurczenia w wybranych utworach

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LIX NR 3/4 WARSZAWA 2008: 226-235
RYSZARD OLESZCZUK, JAN SZATYŁOWICZ, TOMASZ GNATOWSKI,
TOMASZ BRANDYK
ANALITYCZNY OPIS KRZYWYCH KURCZENIA
W WYBRANYCH UTWORACH MURSZOWYCH*
THE ANALYTICAL DESCRIPTION OF SHRINKAGE
CURVES IN SELECTED MUCK DEPOSITS
Katedra Kształtowania Środowiska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego
A b s tr a c t: T he peat-m u ck so ils decrease their vo lu m e due to water lo ss. T he relation sh ip be­
tw e en so il m o istu r e and v o lu m e c h a n g e s is o ften d e sc r ib ed u sin g the sh rin k a g e cu rve by
relating void ratio to m oisture ratio. In the paper the analytical description o f shrinkage curves
in selected m uck d eposits w as analysed. The m easurem ents o f shrinkage process w ere con d u c­
ted on undisturbed soil sam p les using „saran-resin” m ethod. The proposed analytical equation
describes w ell the shrinkage process o f m uck soil layers due to w ater loss. The linear correla­
tions betw een ph ysical properties o f analysed soil layers and param eters o f proposed equation
w ere also presented.
S ło w a k lu c zo w e : utw ory m u rszow e, krzyw e kurczenia, opis analityczny.
K e y w o r d s : m uck d ep osits, shrinkage curves, analytical description.
WSTĘP
Gliny, iły oraz większość gleb organicznych (m.in. torfy i utwory murszowe) w procesie
kurczenia na skutek utraty wilgotności zmniejszają swoją objętość [Ilnicki 1967]. W glebach
mineralnych (gliny, iły) obserwuje się cztery fazy procesu kurczenia (strukturalne, normalne,
resztkowe i zerowe), natomiast w glebach organicznych występują przeważnie trzy fazy
kurczenia (strukturalne, normalne i resztkowe) [Brandyk i in. 2003].
Charakterystyka kurczenia glin ciężkich była przedmiotem wielu badań, na podstawie
których opracowano szereg modeli matematycznych opisujących zmniejszanie się ich
objętości w procesie kurczenia [m.in. Bronswijk, Evers-Vermeer 1990; Kim i in. 1992;
Szatyłowicz i in. 1997; Chertkov 2003]. Modele te znajdują praktyczne zastosowanie
do num erycznych obliczeń przebiegu stosunków pow ietrzno-w odnych w glebach
gliniastych z uwzględnieniem zmian ich geometrii [Bronswijk 1988; Szatyłowicz 1997].
W przypadku gleb torfowych różniących się istotnie przebiegiem oraz skalą procesu
* Praca nau kow a fin a n so w a n a ze środ k ów na naukę w latach 2 0 0 6 --2 0 0 8 ja k o projekt ba­
d aw czy nr 2 P06 0 29 30.
Analityczny opis krzywych kurczenia w wybranych utworach murszowych
227
kurczenia w porównaniu z glebami mineralnymi opracowano dotychczas jedynie kilka
modeli analitycznych opisujących pow yższy proces [Szatyłowicz i in. 1996; Oleszczuk
i in. 2003; Hendriks 2004; Kennedy, Price 2005; Camporese i in. 2006]. W literaturze
przedmiotu brak jest modeli analitycznych opisujących przebieg procesu kurczenia w
utworach murszowych, w których w warunkach naturalnych obserwuje się największą
dynamikę zmian uwilgotnienia.
Celem ęracy jest przedstawienie przebiegu procesu kurczenia się utworów murszo­
wych ze Środkowego Basenu Doliny Biebrzy występujących na obiektach w różny
sposób użytkowanych i stopnia jego zaawansowania. W powyższej analizie uwzględ­
niono również w pływ wybranych w łaściw ości fizycznych na parametry przyjętego
równania.
MATERIAŁ I METODY
Pom iary procesu kurczenia przeprow adzono dla 9 p o zio m ó w m urszow ych
pochodzących z czterech profili gleb torfowo-murszowych reprezentujących następu­
jące obiekty i warstwy: Kwatera 17 (gł. 5-10; 10-20 oraz 2 0 -3 5 cm), Biebrza 29
(gł. 10-15 oraz 2 5 -3 0 cm), Otoczne (gł. 5 -1 0 oraz 15-20 cm) i Brzeziny (gł. 0 -1 0
i 10-20 cm). Pow yższe obiekty pochodzące z obszaru Środkowego Basenu Doliny
Biebrzy są w różny sposób użytkowane, reprezentują bowiem obszary wykorzystywane
jako intensywne użytki zielone (Kwatera 17, Biebrza 29: ok. 8-^9 t • ha-1 w przeliczeniu
na siano), ekstensywne użytki zielone (Otoczne: ok. 2,5 t • ha“1 w przeliczeniu na
siano) oraz użytki leśne (Brzeziny: zdegradowany las brzozowy).
Dla każdej warstwy murszu wykonano pomiary: gęstości gleby - przy wykorzystaniu
metody grawimetrycznej, gęstości fazy stałej - przy wykorzystaniu metody alkoholowej
oraz popielności - m etodą spalania w temperaturze 550°C [Maciak, Liwski 1996].
Wartości porowatości dla poszczególnych warstw obliczono na podstawie pomiarów
gęstości gleby i gęstości fazy stałej. W rozpatrywanych profilach glebowych określono
rodzaje murszu według klasyfikacji zaproponowanej przez Okruszko [1976, 1993] oraz
określono gatunek i stopień rozkładu torfu zalegającego pod wierzchnimi warstwami
przy wykorzystaniu metody mikroskopowej i klasyfikacji Tołpy i in. [1967]
Pomiary kurczenia przeprowadzono w trzech powtórzeniach dla każdej z warstw,
w próbkach glebowych o naturalnej strukturze, o objętości od ok. 60 do ok. 80 cm3.
Próbki glebow e po ich uprzednim pełnym nasyceniu wodą, zgodnie z m etodyką
pomiarową zanurzane były w żyw icy syntetycznej „saran resin” [Brasher i in. 1966].
Żywica stanowiła elastyczną, półprzepuszczalną powłokę umożliwiającą niedestruktywny
pomiar zm ian m asy i objętości podczas w ysychania próbek glebow ych. Punkty
pomiarowe krzywych kurczenia przedstawiono jako zależności pom iędzy wartościami
wskaźnika porowatości - e (definiowanego jako stosunek objętości porów do objętości
fazy stałej gleby) i stopnia objętościowego wody - 9 (definiowanego jako stosunek
objętości w ody do objętości fazy stałej). D o obliczeń p oszczególn ych punktów
pomiarowych krzyw ych kurczenia wykorzystano procedurę zaproponowaną przez
Bronswijka i in. [1997]. Do analitycznego opisu krzywych kurczenia warstw murszu
zastosowano następujący model wykładniczy:
(l )
228
R. Oleszczuk, J. Szatylowicz, T. Gnatowski, T. Brandyk
gdzie:
e - wskaźnik porowatości [m3
19 - stopień objętościowy wody
e - wskaźnik porowatości przy
e() - wskaźnik porowatości przy
к - parametr kształtu [-].
• m-3],
[m3- m“3],
9 => oo [m3- m-3]
9 = 0 [m3* m-3],
WYNIKI I DYSKUSJA
Wyniki pomiarów właściwości fizycznych wraz z określeniem rodzajów murszu w
analizowanych profilach glebowych przedstawiono w tabeli 1. W przypadku trzech profili
użytkowanych łąkowo w wierzchnich warstwach występuje mursz właściwy (Z3), poniżej
którego zalegają warstwy murszu próchnicznego (Z2). Powyższe zaawansowanie procesu
murszenia potwierdzają również wyniki właściwości fizycznych (gęstość gleby, gęstość
fazy stałej i p op ieln ość), których w artości są n ajw yższe w warstwach przypo­
wierzchniowych i wraz ze zmniejszaniem się intensywności procesu murszenia maleją
one w głąb rozpatrywanych profili. W przypadku profilu Brzeziny (gł. 0 -1 0 , 10-20
cm) zaobserwowano występowanie w wierzchnich warstwach murszu próchnicznego
(Z2), który charakteryzuje się najniższymi wartościami gęstości gleby, gęstości fazy stałej
i popielności w porównaniu z pozostałymi warstwami murszu, na co wpływ może mieć
leśne użytkowanie tego obszaru. Metodą mikroskopową określono także gatunkitorfów
wraz ze stopniem ich rozkładu, z których zostały wytworzone warstwy murszowe. W
TABELA 1. W łaściw ości fizyczne badanych warstw murszu
TABLE 1. Physical properties o f examined muck layers
Głębokość
Depth
[cm]
Właściwości - Properties
G ęstość gleby
Bulk density
Gęstość fàzy stałej
Specific density
Popielność
Ash content
Porowatość
Porosity
[g • cm 4
[g * cm 3]
[% a.d.m.]
[cm 3 • cm ■]
1,56
1,49
1,46
17,96
12,70
13,09
0,807
0,856
0,858
1,46
1,35
17,69
13,10
0,787
i10,843
1,60
1,51
20,47
16,44
0,791
0,777
1.37
1,26
113,96
j 9,21
0,845
0,844
Profil profile: Kwatera 17 (Z3)
5-10
1 0 -2 0
20-35
0,300
0,214
0,206
Profil; profile: Biebrza 29 (Z3)
10-15
25-30
0,310
0,211
Profil; profile: Otoczne
5-10
15-20
0,333
0,3 3 6
Profil; profile: Brzeziny
0 -1 0
10-20
(Z3)
0 ,2 1 2
0 ,1 9 6
(Z2)
Objaśnienie: Z2 - mursz próchniczny, Z3 - mursz właściwy
1
Analityczny opis krzywych kurczenia w wybranych utworach murszowych
229
przypadku Kwatery 17
poniżej warstw murszo­
wych zalegał torf ło zo ­
wy, torf trzcinowo-drzew ny stan ow ił m ateriał
G ęstość gleby Gęstość fazy stałej Porowatość
Właściwości
w
y jśc io w y dla warstw
Bulk density
Porosity
Properties
Specific density
murszu obiektu Biebrza
-0 ,7 9 6 4 *
Popie lność
0,8932**
0,8502**
29. W obiekcie Otoczne
Ash content
poniżej warstw murszo­
0,7524*
Gęstość gleby
-0 ,9 6 8 3 * *
wych zalegał torf turzyBulk density
cowy, natomiast w obiekcie
Brzeziny
warstwą podście­
Gęstość fazy stałej
-0 ,5 6 5 6
lającą
utwory
murszowe
Specific density
stanowił torf trzcinowy.
W szystkie określone ga­
tunki torfu charakteryzują się średnim stopniem rozkładu materii organicznej.
Obliczone wartości współczynnika korelacji liniowej pom iędzy poszczególnym i
właściwościam i fizycznym i murszu zestawiono w tabeli 2. Najwyższe wartości tego
współczynnika wykazują zależności pomiędzy: gęstością gleby a porowatością, popielnością a gęstością gleby i gęstością fazy stałej. Należy podkreślić, że są to wartości
statystycznie bardzo istotne. Natomiast zależność pom iędzy gęstością fazy stałej i
porowatością jest statystycznie nieistotna. Wartości porowatości badanych utworów
murszowych skorelowana jest ujemnie z pozostałymi analizowanymi właściwościami
fizycznymi.
Pomierzone i wyrównane za pomocą modelu wykładniczego (równanie 1) krzywe
kurczenia przedstawiono na rysunku 1. Analiza wyników pomiarowych wskazuje, że
największą kurczliwością (największym zakresem zmian wskaźnika porowatości) cha­
rakteryzują się utwory m urszow e z obiektu B rzeziny użytkow ane jako lasy, a
najmniejszą utwory murszowe, które wykorzystywane są jako intensywne (Kwatera
17) i ekstensywne (Otoczne) użytki zielone. W przypadku wszystkich analizowanych
warstw zaobserwowano trzy fazy kurczenia. Parametry opisujące krzywe kurczenia
wraz z określonymi wartościami współczynników determinacji zestawiono w tabeli 3.
Zaproponowane równanie (1) może być stosowane jako model statystyczny opisujący
przebieg krzywych kurczenia, o czym świadczą bardzo wysokie wartości w spółczyn­
ników determinacji przekraczające 95%. Wartości wskaźnika porowatości przy stanie
pełnego nasycenia (e ) m ieszczą się w przedziale od 4,089 do 13,441, natomiast
wartości wskaźnika porowatości przy uwilgotnieniu równym zero (e ) zawierają się
w przedziale od 0 ,4 6 8 do 1,879. A naliza parametru kształtu (к) w skazuje na
zmniejszające się jego wartości wraz z głębokością w każdym z rozpatrywanych profili
glebowych. W celu porównania wartości uwilgotnienia przy stanie pełnego nasycenia
równych wartości porowatości i otrzymanych za pom ocą zaproponowanego modelu
wykładniczego (1) w tabeli 4 zestawiono obliczone wartości stopnia objętościowego
wody (i95) i wskaźnika porowatości (e ) dla warunków pełnego nasycenia. Wartości
te obliczono jako przecięcie modelu wykładniczego krzywej kurczenia (równanie 1) z
linią saturacji. Analizując uzyskane wartości stopnia objętościowego wody i wskaźnika
porowatości w warunkach pełnego nasycenia można stwierdzić, że m ieszczą się one
TABELA 2. Wartości współczynnika korelacji liniowej pomiędzy
poszczególnymi właściwościami badanych warstw murszu
TABLE 2. The linear correlation coefficient values between
properties o f examined muck layers
230
R. Oleszczuk, J. Szatyłowicz, T. Gnatowski, T. Brandyk
w przedziale od 3,83 do 9,32 i wzrastają wraz z głębokością w profilach glebowych.
Określone wartości (e$) i ($ p wykorzystano do obliczenia wilgotności objętościowej
przy stanie pełnego nasycenia korzystając z następującego wzoru:
gdzie:
e - wskaźnik porowatości przy stanie pełnego nasycenia [m3* m-3],
Ś - stopień objętościowy wody [m3* m“3],
0
2
4
6
8
10
Stopień objętościow y wody [m5* nr 3 ]
M oisture ratio [nv'.nr 3 ]
0
2
4
6
8
10
Stopień ob jętościow y w ody [m -.n r 3 1
M oisture ratio [m3* n r 3 ]
RY SU N EK 1. Pom ierzone i wyrównane krzywe kurczenia warstw murszu w profilach: Kwatera 17 (a),
Biebrza 29 (b), O toczne (c) i Brzeziny (d)
FIGURE 1. Measured and fitted shrinkage characteristics o f muck layers in soil profile: Kwatera 17 (a),
Biebrza 29 (b), O toczne (c) i Brzeziny (d)
Analityczny opis krzywych kurczenia w wybranych utworach murszowych
231
TABELA 3. Parametry równania opisującego krzywe kurczenia w warstwach murszu
w poszczególnych profilach glebowych wraz z wartościami współczynnika determinacji
TABLE 3. Parameters o f equation describing shrinkage characteristics in muck layer from different
soil profiles as well as values o f determination coefficient
Głębokość
Depth
[cm]
j
Parametry równania (1)
Parameters in equation (1)
Współczynnik
determinacji
Determination
coefficient [%]
ea
*0
к
[m3 • m 3]
[m3 • m ~3]
[-]
0,982
0,701
0,767
0,6556
0,3502
0,2935
98,12
99,62
99,51
0,741
1,551
0,2859
0,2485
99,63
95,50
1,535
0,468
0,5590
0,0978
99,04
99,32
1,879
1,270
0,5327
0,2825
95,82
96,63
Profil; profile: Kwatera 17
5-10
1 0 -2 0
20-35
4,089
6,250
6,719
Profil; profile: Biebrza 29
10-15
25-30
5,404
7,960
Profil; profile: Otoczne
5-10
15-20
4 ,8 1 6
13,441
Profil; profile: Brzeziny
0 -1 0
1 0-20
7,639
9,9 4 6
Obliczone wartości wilgotności przy stanie pełnego nasycenia (0$) przy wykorzys­
taniu wzoru (2) przedstawiono w tabeli 4. Porównując wartości (#s) z wartościami
porowatości dla poszczególnych warstw zestawionych w tabeli 1 można stwierdzić,
że jedynie dla utworów murszowych użytkowanych jako intensywny użytek zielony
(Kwatera 17) wartości w ilgotności przy stanie pełnego nasycenia są m niejsze od
wartości porowatości. Szczególnie duże różnice pomiędzy wartościami wilgotności przy
stanie pełnego nasycenia i wartościami porowatości obserwuje się w przypadku próbek
murszu będącego pod ekstensywnym użytkowaniem łąkowym (Otoczne) i użytko­
waniem leśnym (Brzeziny). Oznacza to, że zaproponowany model wykładniczy w
warunkach uwilgotnienia bliskiego stanowi pełnego nasycenia wykazuje wartości wyższe
od pomierzonych wartości wskaźnika porowatości (rys. lc,d). Wyniki obliczeń war­
tości pierwszej pochodnej zaproponowanego modelu wykładniczego (równanie 1) w
funkcji stopnia objętościowego wody dla badanych utworów murszowych przedsta­
wiono na rysunku 2. Wartość pochodnej może być wykorzystywana do oceny dyna­
miki procesu kurczenia, gdyż jej wartości wskazują na wielkość zmian objętości gleby
w stosunku do objętościow ego ubytku wody. Gdy wartość pochodnej jest równa
zero, wskazuje to na brak zmian objętości gleby. Analizując dane na rysunku 2 można
stwierdzić, że w warunkach w ysokiego uwilgotnienia wartości pochodnej osiągają
stosunkowo szybko wartości większe od zera, co świadczy o tym, że w utworach
murszowych proces kurczenia rozpoczyna się natychmiast z procesem utraty wody.
Przy niskich wartościach uwilgotnienia obserwuje się wartości pochodnej większe od
jedności, co oznacza, że zmiany objętości gleby są większe od objętości wody utraconej
w procesie wysychania agregatów glebowych.
R. Oleszczuk, J. Szatylowicz, T. Gnatowski, T. Brandyk
232
TABELA 4. Wartości parametrów określone na podstawie analitycznego opisu krzywych
kurczenia w poszczególnych warstwach murszu badanych profili glebowych
TABLE 4. Values o f parameters determined using analytical description o f shrinkage curves
for the muck layers in examined soil profiles
Głębokość
Depth
[cm]
Parametry - Parameters*
e = .9
К
SfdW de =1)
(9
e (d 3 /de =1) [o (S 9 /d e = l)
e
•m Ч
Profil profile: Kwatera 17
5-10
1 0 -2 0
20-35
3,838
5,418
5,553
0,793
0,844
0,847
1,085
1,897
1,901
2,563
3,395
3,312
0,224
0,296
j 0,290
1,478
1,497
1,411
0,794
0,871
1,005
1,873
1,906
3,936
0,207
0,241
0,901
2,063
0,820
0,870
1,085
2,437
3,027
3,220
0,195
0,316
1,942
0,783
0,883
0,903
2 ,1 0 0
5,762
6,408
0,246
0,307
3,662
3,235
Profil; profile: Biebrza 29
10-15
25-30
3,855
6,768
Profil; profile: O toczne
5-10
15-20
4 ,5 5 9
6,717
Profil; profile: Brzeziny
0 -1 0
1 0-20
7,535
9,3 2 4
3,174
i
*e - wskaźnik porowatości przy stanic pełnego nasycenia - void ratio at saturation; $ - stopień
objętościowy wody przy stanie pełnego nasycenia - moisture ratio at saturation; 0 - wilgotność przy
stanie pełnego nasycenia - saturated moisture content; d 3 /d e - pochodna - derivative;
e - wskaźnik zawartości powietrza - air ratio
Obliczone wartości stopnia objętościowego wody i wskaźnika porowatości oraz wartości
wilgotności objętościowej dla warunków, gdy pochodna jest równa jedności, w rozpa­
trywanych utworach murszowych zestawiono w tabeli 4. Wyznaczone w ten sposób wartości
wilgotności objętościowej stanowią graniczne wartości pomiędzy warunkami, w których
zmiana objętości gleby przewyższa objętość traconej przez nie wody. Dla badanych utworów
murszowych graniczna wartość wilgotności zawiera się w przedziale od 0,195 do 0,316 m3
TABELA 5. Wartości współczynnika korelacji liniowej pomiędzy parametrami równania (1)
a poszczególnymi właściwościami badanych warstw murszu
TABLE 5. The linear correlation coefficient values between parameters o f equation (1) and
properties o f examined muck layers
Właściwości
Properties
Popielność - Ash content
Gęstość gleby - Bulk density
Gęstość fazy stałej - Specific density
Porowatość - Porosity
Parametry równania (1) - Parameters in equation ( 1)
e it
eo
к
-0 ,4 1 0 8
-0 ,0 5 3 8
-0 ,4 1 0 8
-0 ,0 8 6 5
-0 ,0 7 1 0
-0 ,3 1 5 9
-0 ,3 5 9 2
0,2810
0,4113
0,1056
0,3710
0,0206
Analityczny opis krzywych kurczenia w wybranych utworach murszowych
O
2
4
6
8
10
Stopień objętościow y w ody [ni3. nr 3 ]
M oisture ratio [m3. nr 3 ]
233
O
2
4
6
8
10
Stopień ob jętościow y w ody [m 3 «nr3 1
M oisture ratio [m3. n r 3 ]
R Y SUN EK 2. Wartości pochodnej w funkcji stopnia objętościow ego w ody dla warstw murszu w
profilach: Kwatera 17 (a), Biebrza 29 (b), Otoczne (c) i Brzeziny (d)
• lrf3. W analizowanych utworach murszowych obserwuje się tendencję do wzrostu wartości
wilgotności granicznej wraz ze wzrostem głębokości w profilach glebowych. Określone
graniczne wartości wilgotności w rozpatrywanych utworach murszowych są znacznie niższe
niż pomierzone wartości uwilgotnienia przy ciśnieniu ssącym odpowiadającym tzw. punktowi
trwałego więdnięcia (pF=4,2) [Oleszczuk 2001].
Parametry występujące w równaniu (1), tj. ( e j , (e '0) i (к), skorelowano liniowo z
wartościam i podstaw ow ych w łaściw ości fizycznych przedstawionych w tabeli 1.
O bliczone wartości w spółczynnika korelacji liniowej dla p ow yższych zależności
zestawiono w tabeli 5. Analizując zestawione w tej tabeli wartości można stwierdzić,
że w przypadku parametrów ( e j i (e()) wzrost wartości rozpatrywanych właściwości
fizycznych powoduje zmniejszanie się wartości wskaźników porowatości ( e j i ( e j .
Natomiast w przypadku zależności parametru kształtu (k) od podstawowych właści­
wości fizycznych gleby wzrost wartości analizowanych właściwości fizycznych pow o­
duje również wzrost wartości parametru kształtu (k).
Przebieg wartości wskaźnika zawartości powietrza (obliczony jako różnica pomiędzy
wartościami wskaźnika porowatości a linią saturacji) dla poszczególnych warstw
przedstawiono na rysunku 3. Z danych przedstawionych na tym rysunku wynika, że
największa ilość powietrza występuje na pograniczu faz kurczenia normalnego i struk­
turalnego. Podobne przebiegi wskaźnika zawartości powietrza dla holenderskich gleb
torfowych podczas procesu kurczenia potwierdzają badania Van den Akkera i Hendriksa
[1997]. W utworach murszowych użytkowanych jako łąka intensywna (Kwatera 17)
i użytek leśny (Brzeziny) nie zaobserwowano zbyt dużych różnic pomiędzy wartościami
234
R. Oleszczuk , J. Szatylowicz, T. Gnatowski, T. Brandyk
—
4
■
2
2
b
0
о
-i-
S top ień o b ję to śc io w y w od y [m 3 .n v 3 ]
M oisture ratio [in 3 -n r 3 ]
6
8
10
Stop ień o b ję to śc io w y w o d y [m 3 .n r 3 ]
M oisture ratio [m 3- n r 3 ]
RYSUNEK 3. Wartości wskaźnika zawartości powietrza dla warstw murszu w profilach: Kwatera 17
(a), Biebrza 29 (b), O toczne (c) i Brzeziny (d)
tego współczynnika dla murszu w łaściw ego i murszy próchnicznych. W utworach
murszowych będących również pod intensywnym użytkowaniem łąkowych (Biebrza
29) większe wartości wskaźnika zawartości powietrza zaobserwowano w przypadku
murszu próchnicznego (2 5 -3 0 cm) w porównaniu z murszem właściwym (10—15 cm).
W przypadku ekstensywnego użytkowania łąkowego (Otoczne) wartości wskaźnika
zawartości pow ietrza są znacznie w iększe dla murszu w łaściw ego ( 5-10 cm) w
porównaniu z murszem próchnicznym (1 5 -2 0 cm).
WNIOSKI
1) Największą kurczliwością wśród analizowanych utworów murszowych charakteryzował
się mursz próchniczny pochodzący z obiektu Brzeziny, będący pod użytkowaniem leśnym.
2) Faza kurczenia resztkowego we wszystkich rozpatrywanych utworach murszowych
występowała w zakresie najniższych uwilgotnień (poniżej ciśnienia ssącego pF=4,2).
3) Zaproponowany model wykładniczy umożliwia opis przebiegu krzywych kurczenia w
utworach murszowych co potwierdzają wysokie współczynniki determinacji pom ię­
dzy wynikami pomiarów i obliczeń.
4) Korelacje pomiędzy parametrami równania opisującego przebieg procesu kurczenia
utworów m urszowych a podstawowymi właściwościam i fizycznym i wykazały ich
ujemną tendencję w przypadku wskaźników porowatości ( e j i (efł), a dodatnią w
przypadku parametru kształtu (к).
Analityczny opis krzywych kurczenia w wybranych utworach murszowych
235
LITERATURA
BRA N D Y K T., SZATYŁOW ICZ J., OLESZCZUK R., GNATOWSKI T. 2003: Water-related physical
attributes o f organic soils. W: L. E. Parent, P. Ilnicki (ed). Organic soils and peat materials for
sustainable agriculture. CRC Press and International Peat Society, Boca Raton, Florida: 3 3 -6 6 .
BRASHER B.R., FRANZM EIER D.P., VALASSIS V., DAVIDSO N S.E. 1966: U se o f saran resin to coat
natural clods for bulk density and water-retention measurements. Soil Sei. 101: 108.
BRONSW IJK J.J.B. 1988: M odelling ofw ater balance, cracking and subsidence o f clay soils. J. Hydrol.
9 7 :1 9 9 2 -2 1 2 .
BRONSW IJK J.J.B., EVERS-VERM EER J., VAN DEN AKKER J.J.H. 1997: Determination o f the
shrinkage characteristic o f clay soil aggregates. W: J. Stolte (ed). Manual for soil physical measure­
ments. Tech. D ocum ent 37, DLO Winand Staring Centre, Wageningen: 7 1 -7 7 .
BRONSWIJK J.J.B., EVERS-VERM EER J.J. 1990: Shrinkage o f Dutch clay soil aggregates. Netherlands
J.A gric. Sei. 38: 175-194.
CAM PORESE M., FERRARIS S., PUTTI M., SA LAND IN P., TEATINI P. 2006: Hydrological m odel­
ling in swelling/shrinking peat soils. Water Resources R esearch, vol. 42, W 06420, doi: 10.1029/
2005W R 004495.
CHERTKOV V.Y. 2003: M odelling the shrinkage curve o f soihclay pastes. G eoderm a 112: 71 -9 5 .
HENDRIKS R. F. 2004: An analytical equation for describing the shrinkage characteristics o f peat soils
W: J. Paivanen (ed.) Proc. o f the 12th Inter. Peat congress, 6-11 czerwca, Tampere, vol. 2: 1343-1348.
ILNICKI P. 1967: K urczliw ość torfów w czasie suszenia w zależności od ich struktury i w łaściw ości
fizycznych. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 76: 197-311.
K ENNEDY G.W., PRICE J.S. 2005: A conceptual model o f volum e-change controls on the hydrology o f
cutover peats. J. H ydrol. 302: 13-27.
KIM D.J., VEREECK EN H., FEYEN J., BOELS D., BRONSW IJK J.J.B. 1992: On the characterization
o f properties o f an unripe marine clay soil. Shrinkage processes o f an unripe marine clay soil in
relation to physical ripening. Soil Sei. 153: 4 7 1 -4 8 1 .
M ACIAK F., LIWSKI S. 1996: Ćw iczenia z torfoznawstwa. Wyd. VI, SGGW, Warszawa: 159 ss.
OKRUSZKO H. 1976: Zasady rozpoznawania i podziału gleb hydrogenicznych z punktu widzenia
potrzeb melioracji. Bibl. Wiad. IM UZ 52: 7 -53.
OKRUSZKO H. 1993: Transformation o f fen peat soil under impact o f draining. Zesz. Probl. Post. Nauk
Rol. 4 0 6 :3 -7 3 .
OLESZCZUK R. 2001: Shrinkage characteristics o f peat-moorsh soil. Annals o f Warsaw Agricultural
U niversity-SGGW, L and Reclam ation 31: 13-21.
OLESZCZUK R., BO H N E K., SZATYŁOWICZ J., BR A N D Y K T., GNATOWSKI T. 2003: Influence
o f load on shrinkage behaviour o f peat soils. J. Plant Nutr. Soil Sei. 166: 2 2 0 -2 2 4 .
SZATYŁOWICZ J. 1997: Analiza przepływu w ody w glebach aluwialnych o zmiennej geometrii. M a­
szynopis pracy doktorskiej, K KŚiM SGGW, Warszawa: 114 ss.
SZATYŁOWICZ J., OLESZCZUK R., BRANDYK T. 1996: Shrinkage characteristics o f some fen peat soils.
W: G. W. Luttig (ed.). Proc. o f 10th Inter. Peat Congress, Brema, 27 maja-2 czerwca, 2: 327-338.
SZATYŁOWICZ J., B R A N D Y K T., GNATOWSKI T., SZEJBA D. 1997: Charakterystyka przebiegu
zmian objętości gleby w procesie kurczenia glin aluwialnych. Rocz. Akad. Roi. w Pozn. CCXCIV,
Melior. Jnż. Środ., 19, c z .l: 113-123.
TOŁPA S., JASNO W SK I M ., PAŁCZYŃSKI A. 1967: System der genetischen Klassifizierung der Torfe
Mitteleuropas. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 76: 9 -9 9 .
VAN DEN AKKER J.J., FIENDRIKS R.F. 1997: Shrinkage characteristics o f Dutch peat soils. W: G. Schmilewski (ed.) Peat in Horticulture. Proc. Inter. Peat Conf., 2 -7 listopada 1997, Amsterdam: 156-162.
Dr ini. Ryszard Oleszczuk
Katedra Kształtowania Środowiska SGGW
ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa
e-mail: [email protected]